2014-02-04
474
| по дисциплине 5219 «Теория экономических информационных систем» |
| ТЕМА «Трехуровневая архитектура, жизненный цикл ЭИС. Единицы информации» |
Обсуждена на заседании кафедры
(предметно-методической секции)
«____»_____________200__г.
Протокол №
МГУПИ – 2007г.
| Тема лекции: | Трехуровневая архитектура, жизненный цикл ЭИС. Единицы информации | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Учебные и воспитательные цели: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Изучение основных вопросов и понятий данной лекции (архитектура и жизненный цикл ЭИС, единицы информации) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Закрепление материала предыдущей лекции, т.е. повторение основных понятий ЭИС | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Время: 2 часа (90 мин.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Литература: основная и дополнительная литература по дисциплине | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Учебно-методическое обеспечение: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Наглядные пособия: | Таблицы и диаграммы уровней ЭИС, пример документа – приходной орден, графическая и табличная интерпретация СЕИ. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ПЛАН ЛЕКЦИИ: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Введение – до 5 мин. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Основная часть (учебные вопросы) – до 80 мин. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1-й учебный вопрос | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Трехуровневая архитектура ЭИС | – 20 мин. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2-й учебный вопрос | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Жизненный цикл ЭИС | – 30 мин. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3-й учебный вопрос | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Единицы информации | – 30 мин. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Заключение – до 5 мин. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ТЕКСТ ЛЕКЦИИ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение
В качестве предметной области можно изучать не только материальные системы, но и саму ЭИС. Выделяемые в ЭИС объекты, свойства и взаимодействия служат понятийной основой для моделей создания и функционирования ИС. Такие компоненты ИС, как база данных и программное обеспечение, не являются физическими объектами, поэтому информационное отображение ИС осуществляется в метаинформацию. Метаинформацию следует представлять как информацию об информации.
Основные вопросы
1-й учебный вопрос: Трехуровневая архитектура ЭИС
Используются три уровня представления информации:
1. Внешний уровень – описание информационных потребностей конечного пользователя.
2. Концептуальный уровень – описание информационных потребностей на уровне понятия ЭИС. 3. Внутренний уровень – описания способа хранения информации в памяти ЭВМ и методов доступа к ней. Внутренний уровень наиболее близок к физической памяти ЭВМ, внешний уровень наиболее близок к пользователям, а концептуальный уровень занимает промежуточное положение. Информационные потребности отдельного пользователя относятся лишь к некоторой части базы данных, и описание этих потребностей может не совпадать с хранимыми в ЭИС представлениями данных. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Внешнее представление может пользоваться любым аппаратом понятий. Единственное требование состоит в возможности преобразование его в концептуальное представление. Цель концептуального уровня – создать такое формальное представление о базе данных, чтобы любое внешнее представление являлось его подмножеством. В процессе интеграции внешних представлений устраняются двусмысленности и противоречия в информационных потребностях различных пользователей. Допускается много внешних описаний, каждое из которых отображается частью базы данных, и единственное концептуальное описание, представляющее всю БД. Внешнее представление оказывается достаточным для применения рядя прикладных программ, которые можно охарактеризовать как генераторы отчетов. Генерация отчетов предполагает преобразование потока входной информации в выходной поток. Само преобразование включает группировку информации, подведение итогов и.т.п.Результат оформляется в виде отчетов, удобных для использования специалистами. Необходимые для генератора отчетов описания структуры входной информации и отчетов, а так же вычислений при формировании отчета легко могут быть выполнены конечными пользователями (специалистами предприятия или организации). Концептуальное представление описывает полное информационное содержание базы данных в более абстрактной форме по сравнению со способом физического хранения данных. Оно может полностью отличаться от описания информационных потребностей отдельных пользователей, в частности использовать другую систему понятий, обозначений и правил описания. В концептуальном описании необходимы не только сведения о структуре обрабатываемой информации, но и сведения о структуре обрабатываемой информации, но и сведения о технологии ее обработки – применяемые методы контроля информации, описание использования потоков информации в подразделениях предприятия, описание ограничений на доступ к информации ряда других. Концептуальный уровень описания оказывается достаточным для использования программной поддержки в виде систем управления базами данных. Концептуальное описание при этом необходимо адаптировать к требованиям конкретной СУБД. После этого появляется возможность использования всех средств обработки данных, представляемые этой СУБД, значительно упрощаются вопросы разработки программного обеспечения системы, сокращаются сроки разработки ЭИС. К концептуальному преставлению предъявляются требования устойчивости. Это означает, что ряд изменений в предметной области не должен приводить к обязательной корректировки концептуального представления. Концептуальное преставление должно быть достаточно абстрактным, т.е. не содержать ограничений, вытекающих из программной реализации требуемых методов обработки данных. Принципиальными различиями обладают три модели данных – реляционная, сетевая и иерархическая, у которых разные множества допустимых информационных конструкций. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Существующие СУБД обеспечивают реализацию возможностей этих моделей данных с теми или иными ограничениями и уточнениями, что дает повод говорить о наличие самостоятельной модели данных у каждой СУБД. Однако при создании СУБД происходит модификация модели данных исходя из удобства программной реализации системы. Организация данных в ЭИС рассматривается с позиции той или иной модели данных, и обычно за пределами рассмотрения остаются методы представления звуковых сигналов, изображения и т.п. Внутреннее описание данных определяет организацию данных в памяти ЭВМ и методы доступа к данным. Это наиболее детальное описание процессов обработки данных в ЭИС. Если ЭИС разработана с применением СУБД, то требуемые параметры внутреннего описания довольно немногочисленны. В ряде случаев применение СУБД не позволяет реализовать все требования к ЭИС (например, высокое быстродействие программ). Тогда для поддержки внутреннего уровня описания системы требуется разработка уникальных программ доступа к данным. Если структура хранимой базы данных меняется, то должны обеспечиваться все требования концептуального описания системы, существовавшие до начала изменений. Многоуровневая детализация представлений ЭИС обусловлена разницей между способом описания предметной области и теми спецификациями, которые могут быть эффективно обработаны современными СУБД и пакетами прикладных программ. Наличие нескольких уровней детализации позволяет расчленить процесс проектирования ЭИС на несколько более простых шагов, а так же представить возможность участия в разработке ЭИС пользователям и специалистам, не имеющим профессиональной подготовки в области обработки данных. 2-й учебный вопрос: Жизненный цикл ЭИС В жизненном цикле ЭИС можно выделить несколько этапов, относящихся к ее разработке, и период эксплуатации системы. Разработкой (проектированием) ЭИС называется процесс составления описания еще не существующей системы на разных языках и с различной степенью детализации. Проектирование разделяется на проектные операции. Проектная операция включает выбор проектных решений и позволяет определить значения параметров, характеризующих БД, вычислительную систему и программное обеспечение. Этапами проектирования являются: обоснование создания ЭИС, разработка технического задания, техническое и рабочее проектирование, ввод ЭИС в действие. Процесс эксплуатации обычно через некоторые периоды времени прерывается стадиями модификации системы. Стадию эксплуатации можно охарактеризовать как период стабильного функционирования ЭИС, не требующий изменения ранее принятых проектных решений. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Под стадией модификации будем понимать процесс корректировки проектных решений по отдельным компонентам ЭИС. Более детальное описание работ на стадии проектирования включает в себя следующие действия. 1. Обследование предметной области: 1 границы предметной области и возможности ее расширения, 2 перечень объектов предметной области, 3 информационные потребности пользователей, 4 необходимые процессы обработки данных с указанием их периодичности, 5 ЭВМ, на которой предполагается реализовать ЭИС, 6 требования к функционированию ЭИС. Результатом обследования предметной области должно быть техническое задание на разработку системы. 2. Определение объектов и их атрибутов. Для каждого объекта и процесса необходимо: 1 выделить идентифицирующие свойства и провести нормализацию, 2 определить количество экземпляров каждого объекта и рост этой величины во времени, 3 определить алгоритм вычислений производных показателей на основе значений исходных показателей. 3. Установление всех структурных связей между объектами и вычислимости на этой основе всех запросов. Разработка структуры базы данных, проверка ее корректности и полноты. 4. Определение технологии работы ЭИС, т.е. определение порядка сбора, контроля и хранения данных, определения форматов ввода-вывода информации, установление объемных и временных характеристик выдачи информации, установление правил работы всех групп пользователей. 5. Выбор ЭВМ и программных средств для реализации ЭИС. Среди программных средств в первую очередь необходимо выбрать операционную систему и СУБД. Оценка требуемых объемов памяти и трудоемкости разработки программ. 6. Проверка корректности проекта и определение сроков его реализации. Итогом перечисленных выше действий становится технический проект ЭИС. 7. На стадии рабочего проектирования необходимо: 1 создать описание всех компонентов базы данных, 2 разработать экранные формы и системы меню для всех групп пользователей, 3 разработать программы для всех приложений, 4 заполнить ЭИС отладочными данными и оттестировать ее, 5 составить инструкции по работе с ЭИС и обучить пользователей. Стадия эксплуатации начинается с заполнения ЭИС реальными данными. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Этапы эксплуатации и модификации ЭИС поочередно меняют друг друга до тех пор, пока не наступит момент морального старения ЭИС и будет принято решение о ее ликвидации и разработке принципиально новой системы. На стадии эксплуатации ЭИС требуется обеспечить реорганизацию БД, рестарт и восстановление, копирование БД, контроль непротиворечивости БД. Важность исследования процессов модернизации ЭИС можно пояснить такими данными: стоимостные затраты на модернизацию ЭИС достигают примерно трети объема эксплуатационных расходов, за год в ЭИС обычно меняется 10-40% первичных документов и 20-50% выходных документов. На стадии эксплуатации ИС усиливаются факторы, доказывающие необходимость последующей модернизации. Среди них: 1 изменения на объекте управления и во внешней среде (дрейф параметров предметной области), 2 изменение состава рабочей нагрузки вычислительной системы, замена оборудования, рост объема файлов, 3 накопление опыта работы с ЭИС, 4 обнаружение проектных ошибок. Задачи модификации ЭИС считаются очень простыми в сравнении с проектированием ЭИС, они ассоциируются с исправлением проектных ошибок, сделанных другими. Вместе с тем модифицируемая система обычно плохо документирована, попытки улучшения прикладных программ иногда кончаются ничем. В итоге довольно быстро наступает момент, когда интерес к системе теряется и начинается новая разработка. Однако планомерная модификация базы данных и других компонентов ЭИС позволяет поддерживать в требуемых границах ее технические и эксплутационные характеристики, отсрочить момент морального старения системы. В процессе эксплуатации ЭИС производится слежение за изменением параметров ЭИС и предметной области. Для этого используются, например: 1 информация об изменениях в системе документооборота и структуре отдельных документов, 2 данные об изменениях в составе решаемых экономических задач, системе экономических показателей и методах их расчета и др. Так же могут происходить изменения в организационной структуре экономического объекта, составе параметров, характеризующих объект, методах их расчета. Изменения зачастую связаны с реконструкцией производства, выпуском новых изделий, освоением новых технологий, совершенствованием конструкторской документации. Сравнение результатов измерений с аналогичной информацией за прошлые периоды времени и отклонение текущих параметров функционирования ЭИС от нормативных могут дать основание для проведения модификации ЭИС. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Цели модификации ЭИС можно разделить на шесть больших групп: 1 исправление проектных ошибок, 2 улучшение эксплуатационных характеристик ЭИС, 3 адаптация к изменениям в предметной области, 4 разработка нового приложения, 5 обеспечение совместимости с другими ИС, 6 перенос БД в новую аппаратно-программную среду. Конкретные методы модификации ЭИС группируются по четырем направлениям: 1 реструктуризация БД, 2 перепрограммирование прикладных задач, 3 реорганизация БД, 4 настройка вычислительной системы. 3-й учебный вопрос: Единицы информации Организационно-экономическая информация может быть представлена совокупностью отдельных структурных единиц информации. Существуют две основные единицы информации: 1 Реквизит 2 Составная единица информации (СЕИ) Единица информации характеризуется именем, структурой, значением, а так же допустимыми операциями над ними. Имя – уникальное наименование в процессе обработки информации. Структура – ее реквизитный состав с учетом иерархического вхождения в нее единиц информации более низкого уровня. Операции над именем: 1 Открытие, закрытие 2 Объявление синонимов Операции над структурой единицы информации: 1 Композиция – объединение различных по структуре единиц информации в новую структуру и новое множество значений. 2 Декомпозиция – дробление единиц информации на несовпадающие по структуре части. Операции над значениями единиц информации очень разнообразны. Реквизит – простейшая единица информации, неделимая на смысловом уровне, отражающая количественную и качественную характеристику объекта (сущности) ПО. Например, деталь – цвет, вес. Деление реквизитов на части (символы) приводит к исчезновению его смысловой нагрузки. Синонимы реквизита: элемент, поле, признак, атрибут. Реквизит имеет имя и множество значений. В зависимости от характера отображаемого свойства реквизиты делятся на: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 Реквизиты признаки – качественное свойство объекта (цвет детали)
2 Реквизиты основания – количественная характеристика объекта (количество материала, вес)
Над реквизитами определены арифметические, логические операции и операции отношения (как операции реляционной алгебры).
Составная единица информации (СЕИ).
Аппарат СЕИ предназначен для описания структуры экономических документов. СЕИ – набор из реквизитов и возможно других СЕИ. Существует много способов описания структуры СЕИ. Рассмотрим способ описания который не зависит от конкретных языков программирования и типов использования СУБД. Рассмотрим документ (приходной орден) с сокращенным составом реквизитов. Документ отображает факт поступления на склад материалов.
Рис.1 СЕИ
Единицу информации, входящую в СЕИ называют составляющей единицей информации. В рассматриваемом примере в качестве составляющей единицы информации можно рассматривать Р1, Р2, Р3, Р4. Для каждой СЕИ различают ее наименование, структуру, значение. Структура СЕИ - это реквизитный состав с учетом вхождения СЕИ более низкого уровня в состав рассматриваемой СЕИ.
Значение СЕИ - это некоторая конструкция, в которой каждому реквизиту, входящему в состав СЕИ присвоено значение или некоторое множество значений.
Этот документ представляет собой СЕИ – обозначим ее С1. Форму документа «Приходный орден» можно разбить на две части: общую и предметную, которым соответствуют две СЕИ – «С11» и «С12».
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С1 можно представить С1.(С11, С12), где
С1 – идентификатор СЕИ
(.) – знак иерархического подчинения
С11, С12 – составляющие С1
(,) – знак отношения следования одного уровня.
С11 С12 являются составными единицами информации и включают следующие составляющие элементы:
С11. (Р1, Р2, Р3)
С12. (Р4, Q1, Q2, Q3, Q4)
Единица информации одной формы представляющая одно значение в некоторой конструкции называется простой СЕИ (С11), а представляющая несколько значений – составной или массивом (С12). Следовательно в ее описании надо объявить длину массива т.е. максимальное число позиций (обычно указывают номер первой и последней позиций).
С1. (С11. (Р1, Р2, Р3), С12. (1:3). (Р4, Q1, Q2, Q3, Q4))
Можно дать графическую интерпретацию СЕИ в виде графа, где висячие вершины – реквизиты СЕИ (реквизиты – признаки и реквизиты - основания). Остальные вершины – промежуточные СЕИ, которые являются составляющими по отношению к основной СЕИ.
Одно значение С 12 содержит по одному значению реквизитов Р4, Q1, Q2, Q3, Q4. Одно значение С1 содержит по одному значению всех реквизитов из одного документа (Р1, Р2, Р3, Р4, Q1, Q2, Q3, Q4). Одно значение СЕИ в памяти ЭВМ называется записью.
Структура составной СЕИ С1 может быть преобразована к виду:
С1. (1:3). (Р1, …,Р4, Q1, …, Q4)
Табличная интерпретация СЕИ
С1
Таблица 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Существует операция перестройки структуры СЕИ – нормализация. В результате этой операции СЕИ приобретает двухуровневую структуру, что соответствует двумерной таблице. Нормализованная структура более простая, но имеет увеличенный набор данных. Таблица 1. находится в первой нормальной форме. Операции над СЕИ те же, что и операции над единицами информации. Следует добавить сюда свертку и выборку. Свертка - операция перехода от нормализованной структуры СЕИ к произвольной структуре, с соответствующим преобразованием значений (от таблицы 1 к рис. 1) Выборка – операция выделения подмножества значений СЕИ, которое удовлетворяет заранее поставленным условиям выборки. Цель анализа экономических документов заключается в том, чтобы выделить из них осмысленные фрагменты, называемые показателями. Это позволяет установить смысловые связи между различными документами, построить схему взаимосвязи показателей, определить объем перерабатываемой информации, а так же использовать результаты анализа для построения структуры базы данных. Показатели – представляют собой полное описание количественного параметра, характеризующего некоторый объект или процесс. Показатель состоит из одного реквизита - основания и ряда характеризующих его и связанных с ним логическими отношениями реквизитов - признаков. Общий вид показателя: П (Р1, Р2, …, РN, Q), где Q- реквизит-основание, Р1, Р2, …, РN – реквизиты-признаки. Структура показателя – его реквизитный состав. Значение показателя – конструкция, в которой каждому реквизиту, входящему в показатель присвоено конкретное значение из соответствующего домена. Для показателя определены арифметические, символьные, логические операции и операции отношения. При операции отношения показатель рассматривается как множество значений, над которыми определены операции реляционной алгебры. СЕИ любой сложности можно свести к совокупности различных показателей, каждый из которых имеет свой алгоритм получения (процесс). Возможен и обратный процесс (из показателя получить СЕИ). Показатель имеет: имя, структуру (состав реквизитов), значение. Для установления признаков и оснований показателя можно руководствоваться правилами: 1 Если значения реквизита исходное данное (число) или результат арифметических вычислений – это реквизит основания. 2 Если значение текстовое – реквизит признак. 3 Если основание показателя вычисляется по значению других оснований, то состав признаков показателя определяется как результат объединения признаков исходных показателей и других правил. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пример. Реквизиты документа «Приходной орден»:
Дата, КодСкл, КодПост
КМат, Кво-док, Кво-пр, Цена, Сумма
Реквизиты – основания Кво-док, Кво-пр, Цена, Сумма представляют количественную характеристику оприходования материала на складе.
Следовательно имеем четыре показателя.
Чтобы определить структуру каждого реквизита – основания определить соответствующие реквизиты – признаки. Здесь необходимо использовать функциональных зависимостей.
П1 (КМат, КодСкл, КодПост, Дата, Кво-док)
П2 (КМат, КодСкл, КодПост, Дата, Кво-пр)
П3 (КМат, Цена)
П4 (КМат, КодСкл, КодПост, Дата, Сумма)
Расчетная формула, отражающая связь оснований трех показателей
Сумма = Цена * Кво-пр.
Реквизиты признаки показателя П4 результат объединения реквизитов признаков показателей П2 и П3
Граф взаимосвязи показателей
Использование показателей
Применение в качестве единицы измерения объема информации – реквизита позволяет достаточно точно определить физические объемы данных, но он не обладает необходимой информативностью и поэтому не дает возможности четко отнести те или иные «функции» (в документах) к различным функциям в управлении, что в свою очередь не позволяет определить объемы информации, относящиеся к различным функциям управления (а показатели позволяют подсчитать объемы данных и соотнести их к различным функциям).
Описание структуры входных, выходных и нормативно-справочных показателей, расчетные формулы, а также граф взаимосвязь показателей определяют постановку экономической задачи. Использование аппарата экономических показателей позволяет создать структуру БД с минимальной избыточностью. Для этого в результате анализа документов ЭИС необходимо сначала выделить показатели, а затем объединить атрибуты родственных показателей по принципу: в одно отношение (таблицу) включить показатели с одинаковым составом атрибутов признаков.
Полученные в рассматриваемом примере показатели образуют в БД два отношения.
Первое в атрибутами КодМат, Цена и второе с атрибутами КодМат, КодСкл, КодПост, Дата, Кво-пр, Кво-док, Сумма.
Показатель является разновидностью СЕИ.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Заключение Обобщение понятий пройденной лекции: Детализация представления ЭИС. В лекции даны: внешнее представление информации. Подчеркивается роль пользователя в создании внешних представлений. Рассмотрены концептуальное и внутреннее представление данных, переход от внешних представлений к концептуальному. Так же в лекции были рассмотрены этапы жизненного цикла ЭИС и критерии эффективности ЭИС. Были даны классификация и основные свойства единиц информации. В лекции приведены примеры экономических документов и рассмотрена их структура. Дано понятие реквизитов, как основных элементов информации, его имя, структура, значение. Объяснено такое понятие как составная единица информации (СЕИ). Структура и значение СЕИ. Что такое показатели. Определение и структура показателя, операции над показателями, информативность показателя. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
